R-matrix theory for nanoscale phonon thermal transport across devices and interfaces
我们采用R-矩阵理论计算了从分子到介观尺度的声子散射。这项工作的关键新颖之处在于，关于散射区域的唯一所需信息是其正常模式，对于一个系统仅评估一次。因此，R-矩阵理论是计算较大系统中声子散射的一种计算效率高且简单的方法。为了验证和证明该理论的适用性，我们将其应用于两个系统：一维原子链和石墨烯纳米粒子。在这两种情况下，我们讨论了质量杂质对热输运的影响。
2011-09-19 cond-mat.mes-hall
Observation of single phonon-mediated quantum transport in a silicon single-electron CMOS transistor by RMS noise analysis
我们探讨声子介导的量子输运通过商业CMOS晶体管的电子噪声特性。由于沟道中的单个杂质原子，该器件表现为单电子晶体管。一个低噪声低温CMOS跨导放大器被利用来执行低频率噪声特性的单电子，单施主和单声子制度的同时，否则通过标准的稳定性图不可见。单电子隧穿以及声子介导的功能出现在均方根噪声测量。声子是通过杂质原子的产生-复合现象以高频发射的。声子衰减与低频下的洛伦兹$1/f^2$噪声相关。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
Nanoscale transfer of angular momentum mediated by the Casimir torque
Casimir相互作用在纳米尺度物体的动力学中起着重要的作用。在这里，我们调查的非接触转移的角动量在纳米尺度上通过分析的Casimir扭矩作用在一个链的旋转纳米粒子。我们表明，这种相互作用，这是由真空和热波动的电磁场，使一个有效的转移链的元素之间的角动量。在波动电动力学的框架内工作，我们推导出Casimir扭矩作用于链中的每个纳米颗粒的解析表达式，我们用它来研究具有不同几何形状的链的同步，并预测意想不到的动态，包括响尾蛇般的行为。我们的研究结果提供了新的见解卡西米尔扭矩，以及如何利用它来实现有效的非接触转移的角动量在纳米尺度，因此有重要的影响，纳米机械设备的控制和操作。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrahard BC5 -- an efficient nanoscale heat conductor through dominant contribution of optical phonons
在这项工作中，我们研究的热导率（k）的BC 5，超硬类金刚石半导体材料，使用第一性原理计算和分析的同位素无序以及长度尺度依赖的效果。在300 K下，同位素纯BC 5的k计算为169 Wm-1 K-1（沿a轴）;发现这一高k是由于由于碳（C）和硼（B）原子的轻原子质量以及强C-C和B-C键导致的声学和光学声子的高频率和声子群速度。我们还观察到在较高温度（~500 K）下，光学声子（~ 54%）在热传导中占主导地位。这种异常高的光学声子的贡献被发现是由于在BC 5中的一个独特的效果有关的光学声子散射率相对于声学声子的温度依赖性较弱。解释的效果是在高频的光学声子引起衰减到其他高频声子，其中低声子人口导致的衰减项变得对温度不敏感。该效应进一步导致在100 nm长度尺度下的77 Wm-1 K-1的高纳米级热导率，这是由于光学声子平均自由程处于纳米范围。这些结果为BC 5在纳米热管理中的应用提供了途径。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Equilibrium Phonon Transport Across Nanoscale Interfaces
尽管在纳米级界面上的热传输应用无处不在，包括集成电路，热电和纳米治疗诊断学，但这些系统中声子传输的准确描述仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个理论和计算框架来描述声子输运的位置，动量和散射事件的分辨率。我们将这个框架应用到一个单一的材料球形纳米粒子的多维分辨率提供洞察声子热化的物理起源，和长度尺度依赖的稳态声子分布的各向异性。我们扩展的形式主义，明确处理接口和调查的具体情况下，半相干材料的界面，通过计算声子和界面应变之间的耦合产生的非周期性阵列的失配位错。我们的框架定量地描述了技术相关的硅锗异质结构内的界面热阻。在未来，这种形式主义可以提供新的见解，通过超快，太赫兹和近场光谱越来越接近纳米材料的相干和驱动声子效应。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Frictional magnetodrag between spatially separated two dimensional electron gases mediated by virtual phonon exchange
我们研究了在考虑和不考虑屏蔽效应的情况下，由于虚声子交换引起的空间分离的二维电子系统之间的磁阻力。计算了拖曳率随磁场、温度和层间距的变化。
2003-08-05 cond-mat.mes-hall
Theory of phonon-mediated relaxation in doped quantum dot molecules
用非微扰量子动力学理论研究了单电子掺杂的量子点分子在对角和非对角载流子-声子耦合作用下的动力学行为。考虑了变形势和压电耦合作用下声子与声子的相互作用。我们表明，声子介导的弛豫是快的皮秒时间尺度上，通常被忽视的非对角耦合的晶格自由度，导致声子辅助电子隧穿占主导地位。我们表明，在当前的电气和光学实验的参数制度，微观非马尔可夫理论必须采用。
2010-11-12 cond-mat.mes-hall
Reconstructing phonon mean free path contributions to thermal conductivity using nanoscale membranes
载热声子的平均自由程分布的知识是理解声子介导的热输运的关键。我们表明，跨越很宽的厚度范围内的薄膜的热导率测量可以用来表征体热导率是如何分布在声子平均自由程。采用非接触式瞬态热栅技术测量了厚度为15 ~ 1500 nm的悬浮硅膜的热导率。在此厚度范围内，观察到从74%到13%的体积值的热导率的下降，这是由于扩散声子边界散射。由于薄膜厚度与声子平均自由程抑制之间存在明确的关系，结合测量的范围和精度，我们可以重建体热导率累积与声子平均自由程的关系，并与理论模型进行比较。
2014-08-28 cond-mat.mes-hall
Inherent fluctuation-mediated equivalent force drives directional motions of nanoscale asymmetric particles -- Surf-riding of asymmetric molecules in thermal fluctuations
使用一个简单的理论模型的纳米级不对称粒子/分子的不对称结构或/和不对称的电荷分布，在这里使用的电荷偶极子作为一个例子，我们表明，有单向传输介导的非白色波动，如果粒子/分子的不对称取向的约束。这表明存在固有的等效力，该力在波动的环境中沿着不对称颗粒的取向驱动颗粒/分子本身。在实际系统中，在环境条件下，等效力也存在于不对称分子（例如水和乙醇）中，因为热波动在纳米级下不再是白色的[Wan，R.，J. Hu和H. Fang，Sci. 2012，55，751]。分子动力学模拟结果表明，当水分子取向具有择优性时，室温下固体表面上的疏水层存在单向输运。这一发现将在从分子角度理解世界和开发各种纳米级和批量应用的新技术方面发挥重要作用，如化学分离，水处理，传感和药物输送。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Gap modification of atomically thin boron nitride by phonon mediated interactions
提出了一种理论，用于修改原子级薄氮化硼（BN）的带隙的吸引相互作用介导的声子在一个可极化的基板，或在BN平面。解决的间隙方程，和间隙的增强被发现的范围高达70%的无量纲的电子-声子耦合λ=1，这表明所测量的BN带隙的比例可能有一个声子的起源。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Four-dimensional Vibrational Spectroscopy for Nanoscale Mapping of Phonon Dispersion in BN Nanotubes
直接测量单个纳米结构中的局部声子色散可以极大地促进我们对其电学、热学和力学性质的理解。然而，这样的实验测量需要极高的探测灵敏度和组合的空间，能量和动量分辨率，因此一直是难以捉摸的。在这里，我们开发了一种基于单色扫描透射电子显微镜（STEM）的四维电子能量损失谱（4D-EELS）技术，并提出了在单个氮化硼纳米管（BNNT）的位置依赖的声子色散测量。我们的测量结果表明，多壁BNNT晶体的非折叠声子色散与六方氮化硼（h-BN）晶体接近，表明层间耦合和弯曲的几何形状对声子色散没有实质性的影响。我们还发现，声学声子是非常敏感的动量相关的缺陷散射，而光学声子是不太敏感。这项工作不仅提供了有益的见解BNNT的振动特性，但也展示了发展的4D-EELS技术在纳米声子色散测量的巨大前景。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated spin dynamics in a two-electron double quantum dot under a phonon temperature gradient
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Center for Emergent Materials Science (CEMS), RIKEN（理化学研究所新兴材料科学中心）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC), RIKEN（理化学研究所量子计算中心）；Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学自然系统工学研究科）
研究了在双量子点中，受声子温度梯度影响的声子介导自旋翻转过程，通过电子-声子相互作用和自旋轨道相互作用，量化计算了自旋翻转率和自旋态占据概率，与之前的实验结果一致，为理解自旋相关的热力学物理提供了理论基础。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated drag at $ν=1/2$: A test of the Chern-Simons composite fermion theory
本文报道了在Chern-Simons复合费米子理论所预言的朗道能级填充因子$ν=1/2$下，二维电子层间声子介导的摩擦阻力的研究。宽间隔层之间的摩擦阻力主要由声子介导的相互作用，并且由于大的复合费米子有效质量而从其零场形式改变，并且不太强烈，由磁局部场效应。我们发现，约化阻力$ρ(T)/T^2$的峰值在一个更大的温度，并有一个不同的密度依赖性比在零场。我们将这些结果与最近的实验结果进行了比较。
2000-03-05 cond-mat.mes-hall
Phonon Mediated Off-Resonant Quantum Dot-Cavity Coupling
提出了一个在量子点共振激发下，量子点与腔体之间声子介导的非共振耦合的理论模型。结果表明，这种耦合是由量子点中的电子-声子相互作用引起的，并被腔增强。我们用我们的理论模型分析了最近观测到的量子点共振光谱数据。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heat guiding and focusing using ballistic phonon transport in phononic nanostructures
与宏观尺度下的经典热扩散不同，纳米级的热传输可以在没有能量耗散的情况下发生，因为声子可以在数百纳米内以直线传播。尽管最近的实验证据表明这种弹道声子传输，控制其方向性，从而其实际应用，仍然是一个挑战，因为单个声子的方向是混乱的。在这里，我们展示了一种方法来控制使用硅薄膜与孔阵列的弹道声子输运的方向性。首先，我们证明了形成的定向热通量的孔之间的通道。接下来，我们使用这些纳米结构作为弹道声子的定向源，并将发射的声子耦合到纳米线中。最后，我们介绍了一个纳米级的热透镜，其中的声子会聚在一个焦点，从而将热量集中到一个几百纳米的斑点。这些结果提供了一个基础，使纳米级的热引导，散热，本地化，限制和整流的射线般的热操纵。
2016-09-23 cond-mat.mes-hall
Heat transfer across a vacuum gap induced by piezoelectrically mediated acoustic phonon tunneling
与声学声子只能在物质介质中传播的常见概念相矛盾的是，它们实际上可以在压电的帮助下穿过真空间隙，传输比黑体辐射更强的热通量。在这里，我们提出了一个理论公式，这种压电介导的热传递的热通量，适用于任何各向异性压电晶体与任意取向。几个数值计算结果表明，并与其他近距离机制，包括近场辐射传热和其他声学声子隧穿机制驱动的传热。我们发现，压电介导的热传递具有显着的效果时，真空间隙的尺寸小于声子的特征热波长，其热通量可以支配所有其他已知的热传递机制在温度低于50 K的压电固体之间的热传递。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall
Phonon dispersion of nanoscale honeycomb phononic crystal: gigahertz and terahertz spectroscopy comparison
本研究实验对比了纳米级蜂窝状硅声子晶体在千兆赫（连续近似成立）和太赫兹（连续近似失效）范围的声子色散，发现前者与连续模型模拟吻合、后者与体硅无差异，揭示了连续模型的适用边界。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated coupling between quantum dots through an off-resonant microcavity
我们目前的实验结果显示声子介导的耦合两个量子点嵌入在一个光子晶体微腔。只有一个点在光谱上接近腔，我们观察到泵浦光通过$\sim1.2$太赫兹声子的频率上转换和下转换。我们证明了这一过程的弱和强制度的点腔耦合，并提供了一个简单的理论模型来解释我们的观察。
2011-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exchange and correlation effects on drag in low density electron bilayers: Coulomb and virtual-optical-phonon-mediated electron-electron interaction
研究了低密度电子双层膜中的交换和关联效应。除了直接库仑相互作用外，还考虑了由虚极性光学（PO）声子交换引起的有效电子-电子相互作用。我们发现，引入xc校正的结果在一个显着的增强的跨阻性和质的变化，其温度依赖性。虚PO声子贡献的行为类似于库仑阻力，并显着减少总阻力，从而导致与最近的实验结果更好的协议。
2005-07-31 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated decoherence in triple quantum dot interferometers
我们研究了三重量子点的退相干，其中一个量子点耦合到一个阻尼声子模，而另外两个量子点分别连接到源极和漏极。在不存在退相干的情况下，单电子输运可能会被落入与漏极解耦的叠加态的电子阻挡，该叠加态被称为暗态。声子介导的退相干影响这种叠加，并导致有限的电流。我们研究了电流及其散粒噪声数值内的电子和耗散声子模式的主方程方法。一个极化子变换使我们能够获得一个简化的方程，只有点电子提供的分析结果与数值一致。
2011-03-31 cond-mat.mes-hall
Quantum-kinetic theory of photocurrent generation via direct and phonon-mediated optical transitions
本文在非平衡格林函数的框架下，发展了直接和声子间接光学跃迁的量子动力学理论。在验证了标准费米黄金法则方法在体情况下，它被用于模拟超薄晶体硅p-i-n结器件中的光电流产生。
2010-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport at the Nanoscale - A Fourier's Law vs. Phonon Boltzmann Equation Study
稳态热输运纳米结构的尺寸相媲美的声子平均自由程检查。考虑了在不同温度下没有内部发热的接触和在相同温度下有内部发热的接触的情况。傅立叶定律的结果相比，有限体积法解决方案的声子玻尔兹曼方程的灰色近似。当边界条件被适当指定时，使用傅立叶定律而不修改体热导率所获得的结果与声子玻尔兹曼方程在弹道和扩散极限中基本上精确定量一致。本文对这两个极限之间的误差进行了检验。对于所研究的四种情况，正确应用傅里叶定律推导出的表观热导率误差小于6%。我们还发现，这里提出的傅立叶定律的结果是几乎相同的，从一个广泛使用的弹道扩散的方法，但分析更简单。虽然限于稳态条件下的空间变化在一个维度和一个灰色模型的声子输运，结果表明，傅立叶定律可用于线性传输从扩散到弹道极限。这些结果也有助于了解如何在纳米尺度的热传输可以理解的概念框架，已建立了电子输运在纳米尺度。
2016-12-09 cond-mat.mes-hall
Phonon mediated drag in double layer two dimensional electron systems
报道了在双层二维电子气系统中研究声子介导阻力的实验结果。详细测量的温度，层间距，密度比，和匹配密度的阻力的依赖关系进行了讨论。并与理论结果作了比较[M. C. Bonsager等人，Phys.Rev.B57，7085（1998）]，其提出了新的耦合电子-声子集体模式的存在。层间距和密度的依赖性在匹配的密度与层间距低于2600 A的样品不支持这种模式的存在，表现出预期的独立的电子和声子系统的行为。然而，阻力的大小表明了另一种极限，即电子和声子强耦合的极限。对于更大的层间距，结果显示出与任一极限的预期行为的显著差异。
1999-04-13 cond-mat.mes-hall
Phonon mediated interlayer conductance in twisted graphene bilayers
石墨烯层之间的传导被抑制的动量守恒每当层堆叠有一个旋转。在这里，我们表明，声子散射起着至关重要的作用，促进层间导电。由此产生的对方向的依赖性与先前预期的完全不同，并且更有利于设备应用。在低温下，由于声子瓶颈，我们预测会出现类似二极管的电流-电压特性。简单的标度关系给出了一个很好的描述的电导作为温度，掺杂，旋转角，和偏置电压的函数，反映了层间拍声子模式的主导作用。
2013-01-03 cond-mat.mes-hall
Green's Functions of the Boltzmann Transport Equation with the Full Scattering Matrix for Phonon Nanoscale Transport beyond the Relaxation Time Approximation
声子玻尔兹曼输运方程（BTE）已被广泛用于研究固体中的热输运。虽然对于一些材料的BTE的精确解已经获得了均匀的热流，在微/纳米级的热传输中出现的问题已经在弛豫时间近似（RTA）分析。由于RTA在低于德拜温度的温度下分解，这种近似阻止了对一类重要的高德拜温度材料的研究，例如金刚石，石墨，石墨烯和其他一些2D材料。我们提出了一个完整的散射矩阵形式主义，超越了RTA近似，并获得了格林函数解的线性化BTE，从而导致显式表达式的声子分布和温度场所产生的任意时空分布的热源在无界介质中。所提出的形式主义是能够描述范围广泛的现象，从纳米级热点的热耗散的第二声波的传播。我们提供了一个空间正弦加热曲线的石墨烯的数值结果，并讨论了使用完整的散射矩阵相比，RTA的重要性。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall
Spin-spin interaction mediated by chiral phonons
本文通过二阶微扰理论研究二维绝缘体中手性声子介导的磁性杂质间交换相互作用，发现该作用源于声子角动量，且始终为正，随杂质距离呈幂律衰减并在高温下与系统温度成正比。
2024-07-11 cond-mat.mes-hall
Spin Bath Decoherence Mediated by Phonons
我们引入了一个精确可解的模型来研究中心自旋与自旋浴相互作用的退相干，其中耦合是由声子介导的，我们假设声子处于相干态或热分布。对于相干态，我们发现退相干因子以高斯方式衰减，并且在短时间内变得与声子频率无关。如果声子能量远大于自旋-声子耦合或浴自旋完全极化，退相干时间变得与初始声子态无关。对于热态情况，随着温度的升高，声子在退相干中起着更重要的作用。我们还讨论了温度对自旋浴退相干贡献的可能影响。
2008-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semiconductor nanofilms as thermal phonon polarizers: competing effects of scattering selection rules and boundary mode conversion
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究声子散射选择规则对纳米半导体薄膜热流的调制，通过第一性原理计算揭示其与边界模式转换的竞争，驱动低温下模式极化热电流，可实现纳米薄膜声子耦合的对称选择性工程。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding and engineering phonon-mediated tunneling into graphene on metal surfaces
Ir（111）上的金属插层石墨烯在非弹性电子隧穿光谱中表现出声子特征，其强度取决于插层剂。对于Cs嵌入，观察到非常强的石墨烯声子信号。Li intercalation同样诱导明显可辨的声子签名，虽然不如观察到的Cs明显。该信号可以微调的碱金属覆盖，并逐渐消失后，增加从隧道到接触范围的结电导。与Cs和Li相反，对于Ni插层的石墨烯，声子信号在所有传输范围内保持低于检测限。超越常规的双端方法，输运计算提供了对石墨烯电极耦合与石墨烯声子光谱特征的观察之间的微妙相互作用的全面理解。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Circumventing the Phonon Bottleneck by Multiphonon-Mediated Hot Exciton Cooling at the Nanoscale
在半导体材料中，热激子冷却是高度激发的载流子非辐射弛豫以形成带边激子的过程。虽然冷却在确定系统的热损失和量子产率方面起着重要作用，但在受限半导体纳米晶体（NC）中，冷却的时间尺度和机制还没有得到很好的理解。电子能隙和声子频率之间的不匹配导致了声子瓶颈的假设，其中冷却将非常缓慢，而增强的电子-空穴相互作用已经被用来解释在超快时间尺度上发生的冷却。在这里，我们开发了一个原子的方法来描述声子介导的激子动力学，我们用它来模拟热激子冷却的实验相关的大小的NC。我们的框架包括电子-空穴相关性以及多声子过程，这两者都是准确描述冷却过程所必需的。我们发现，冷却发生在几十飞秒的时间尺度上的CdSe核心，在协议与实验测量，通过级联的弛豫事件介导的有效的多声子发射。冷却时间尺度随着NC尺寸的增加而增加，这是由于激子-声子耦合（EXPC）降低，并且它们在CdSe-CdS核-壳NC中大一个数量级，这是因为EXPC降低到低频和中频声学模式。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall
Optical phonon induced frictional drag in coupled two-dimensional electron gases
本文研究了光学声子在两个相邻但电隔离的二维电子气间摩擦阻力中的作用。由于III-V族材料中的光学声子与电子的耦合比声学声子大得多（声学声子是低T和大分离时的主要阻力机制），因此可以预期光学声子将在高温下产生很大的影响。光学声子和声学声子介导的阻力之间的两个关键区别是：（1）光学声子介导的层间相互作用是短程的，这是由于它们在布里渊区中心处的群速度可以忽略不计;以及（2）光学声子介导的散射的典型动量传递相对较大。这些考虑使得光学声子介导的拖曳在单子带GaAs系统中难以看到，但是可以在具有较低有效质量和较低光学声子能量的材料（例如InSb）中的双子带GaAs系统或单子带量子阱中看到效果。
1997-07-30 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated dimensional crossover in bilayer CrI3
在双层CrI 3中，实验和理论研究表明，磁序与层堆叠结构密切相关。在这项工作中，我们研究了动态晶格畸变的影响，诱导的非线性声子耦合，在双层系统的磁序。我们用密度泛函理论来确定声子性质，用群论来得到声子-声子相互作用。我们发现，双层结构具有低频拉曼模式，可以被非线性激活后，一个合适的红外声子模式的相干光激发。这种瞬态晶格修改，反过来，反转的符号的层间自旋相互作用的参数在实验中，表明一个低频率的光诱导的反铁磁铁磁过渡。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall
Design and operation of a microfabricated phonon spectrometer utilizing superconducting tunnel junctions as phonon transducers
为了充分理解纳米尺度的热输运，有必要对纳米结构中的声子传输进行光谱表征。为了实现这一目标，我们已经开发了一个微型声子谱仪。我们利用微制造超导隧道结（STJ）声子换能器的发射和检测的可调，非热，和光谱分辨的声学声子，频率范围从~100到~870 GHz，在硅微结构。我们表明，声子光谱与STJ提供了一个光谱分辨率~15-20 GHz，这是~20倍优于热导测量，探测纳米级声子输运。STJ是Al-AlxOy-Al隧道结，声子发射和检测通过超导膜中发生的准粒子激发和衰变跃迁发生。我们详细说明的光谱仪的设计几何形状和限制，制造技术，和低噪声仪器，成功应用这种技术的纳米声子研究是必不可少的。我们讨论了由STJ发射器发射的声子的光谱分布和由STJ检测器检测它们的效率。我们证明了声子弹道传播通过硅微结构，亚微米的空间分辨率是可实现的设计，如我们的。纳米结构和纳米材料中声子输运的光谱分辨测量将进一步推动声子的工程和开发，从而对纳米热输运以及新兴的纳米声子学领域产生重要影响。
2013-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bipolarons bound by repulsive phonon-mediated interactions
当修饰粒子（极化子）交换量子声子时，所产生的相互作用通常是吸引的。如果粒子具有硬核统计，并且通过动能项耦合到声子，则声子介导的相互作用是排斥的。在这里，我们表明，这种排斥声子介导的相互作用绑定到双极化子具有独特的属性的打扮粒子。这些双极化子状态出现在声子激发之间的间隙中，在双极化子连续谱之上。虽然双极化子是不稳定的，但它受到能量和动量守恒的保护，是一种具有大色散和零动量附近的负有效质量的新型准粒子。我们讨论了可能的实验实现的条件，形成这种排斥束缚双极化子。
2017-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Ballistic thermal rectification in nanoscale three-terminal junctions
利用非平衡格林函数方法研究了三端原子纳米结中的弹道热输运。我们发现在非对称三端结构中，由于来自控制端的非相干声子散射，存在着弹道热整流。在自旋-声子相互作用下，我们发现即使在对称的三端顺磁结构中也存在弹道热整流现象。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall
Ab initio theory of electron-phonon mediated ultrafast spin relaxation of laser-excited hot electrons in transition-metal ferromagnets
本文报道了bcc结构Fe、fcc结构Co和fcc结构Ni过渡金属铁磁体中电子-声子相互作用引起的电子自旋翻转散射的计算理论研究。Elliott-Yafet电子-声子自旋翻转散射的第一性原理计算，采用广义自旋翻转Eliashberg函数以及从头计算声子色散。为了研究飞秒激光激励铁磁体中电子-声子介导的退磁量，将该方法推广到激光产生的热化和非平衡非热热电子分布。使用开发的形式主义，我们计算声子诱导的自旋寿命的热电子在Fe，Co和Ni。电子-声子介导的退磁率进行评估激光产生的热化和非平衡电子分布。非热分布被发现导致一个更强的退磁率比热，热化分布，但他们的退磁效果是不足以解释实验观察到的退磁发生在亚皮秒制度。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polariton transport in 2D semiconductors: Phonon-mediated transitions between ballistic, superdiffusive and exciton-limited regimes
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）
本文通过考虑声子介导的谷间激子库耦合，研究了二维半导体中极化子的时空动力学，揭示了弹道、超扩散和激子限制扩散三种输运机制。
2025-07-05 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated damping of mechanical vibrations in a finite atomic chain coupled to an outer environment
研究了有限量子力学原子链模型中声子介导的机械振动阻尼。我们的研究是出于对纳米机械谐振器和纳米机电系统（NEMS）的品质因数（Q）的理解，以及悬浮原子链和分子结的实际实验。我们考虑一个有限的原子链，它是耦合到一个零温度的外部环境，建模为两个额外的半无限链，从而诱导“钳位损失”。与外部环境的弱耦合确保了箝位损耗很小，并且近似地保持了声子谱的初始离散性质。然后，我们考虑一个声子阻尼过程被称为“朗道-鲁默阻尼”，其中声子在振动的激发模式衰减到其他模式，通过非谐声子-声子相互作用。声子谱的近似离散性质导致Q随着参数的变化而发生急剧的非单调变化，并导致阻尼中出现共振。后者对应于衰变过程的存在，其中参与的声子近似地保存能量。我们探索通过改变链中原子的数量或声音的纵向和横向速度之间的比率来控制阻尼的方法，从而建议未来的实验来观察这种类似共振的行为。
2013-09-23 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon-mediated nanoscale localization of laser-driven sub-THz spin dynamics in magnetic dielectrics
利用飞秒激光脉冲实现自旋的超快全光控制是光子学和磁学交叉点的研究热点之一，直接影响着未来的磁纪录。揭示光辅助记录机制，以增加位密度超过衍射极限，而不过度加热的记录介质是一个开放的挑战。在这里，我们表明，在混合金属-电介质结构中的表面等离子体激元极化激元可以提供反法拉第效应的空间限制，介导的激发本地相干自旋旋进0.41太赫兹频率。我们证明了两个数量级的增强的激发效率在表面等离子体共振内的100 nm层的介电石榴石。我们的发现拓宽了超快自旋等离子体的视野，并打开了通往纳米尺度非热光磁纪录的途径。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced strain coupling of nitrogen vacancy spins to nanoscale diamond cantilevers
在金刚石机械谐振器中，氮空位（NV）中心可以通过晶格应变对其能级的影响与受限声子耦合。进入这个系统的强自旋-声子耦合制度需要纳米尺度的谐振器，以克服NV基态自旋子能级的弱应变响应。在这项工作中，我们研究了纳米粒子在金刚石悬臂梁的横向尺寸为几百纳米。NV基态自旋与机械模式的耦合在电子自旋共振（ESR）中检测到，并且其时间动力学通过自旋回波测量。我们的小机械模式体积导致自旋-声子耦合强度比以前的NV-应变耦合演示增强10- 100倍。这是迈向强自旋-声子耦合的重要一步，其可以实现声子介导的量子信息处理和量子精密测量。
2015-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Yoctocalorimetry: phonon counting in nanostructures
它似乎是可行的纳米结构进行量热在个别的热声子的水平。在这里，我概述了一种方法，采用单晶介观绝缘体，它现在可以从半导体异质结构图案成复杂的几何形状与完整的，三维的救济。这些技术的连续应用还可以定义集成的纳米级热传感器;将这些传感器与直流SQUID读出器耦合，可以产生必要的能量灵敏度和时间分辨率，同时具有最小的反作用。声子计数的前景打开了有趣的实验可能性与量子光学的类比。这些包括基于波动的声子光谱，纳米级系统的能量弛豫中的声子散粒噪声，以及量子统计现象，如声子聚束和与声子相关的电子-声子交换。
1998-11-18 cond-mat.mes-hall
Surface phonon induced rotational dissipation for nanoscale solid-state gears
相对于平动摩擦而言，转动摩擦的机理研究较少。这种运动成为一个重要的问题，为小型化的机械机械，往往涉及旋转齿轮。在这项研究中，分子动力学模拟进行探索旋转摩擦的固态齿轮上旋转的不同基板。在每种情况下，观察到的旋转运动的粘性阻尼，并发现诱导齿轮和基板之间的纯范德华相互作用。不同的齿轮尺寸和各种基板材料的影响进行了研究。此外，齿轮和基板的刚度被发现会产生不同的耗散通道。最后，它表明，占主导地位的贡献耗散有关的低频表面声子在基板中的激发。
2020-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Phonon-mediated Hydrodynamic Transport in a Weyl Semimetal
本文从微观角度研究I型Weyl半金属中由虚声子介导的电子-电子相互作用引发的流体动力学输运，推导了电导率和热导率，并分析了温度对洛伦兹比及电阻率的影响，为实验观测提供了理论窗口。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall
Heat Diode Effect and Negative Differential Thermal Conductance across Nanoscale Metal-Dielectric Interfaces
利用声子纳米器件控制热流由于其基础性和实用性而受到广泛关注。基本的声子器件，如热整流器、晶体管和逻辑门，基本上是基于两个有趣的性质：热二极管效应和负微分热导。然而，很少有人知道这些传热性能跨越金属介电界面，特别是在纳米尺度。在这里，我们解析解决的非平衡纳米级的能量转移的微观机制的金属-电介质界面，其中的非弹性电子-声子散射直接协助能量交换。我们证明了热二极管效应和负微分热导纳米界面的出现，并解释了为什么这些新的热性能通常是不存在的散装金属-电介质界面。这些结果将产生令人兴奋的前景，纳米级的界面能量转移，这应该有重要的意义，在设计混合电路，有效的热控制和开辟潜在的应用领域，在热能收获与低维纳米器件。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall
Phonon mediated non-equilibrium correlations and entanglement between distant semiconducting qubits
本文从理论上研究了一维耦合机械谐振器链中远距离半导体量子比特之间的非平衡关联和纠缠。每个量子位由双量子点（DQD）定义并嵌入机械谐振器中。这两个量子比特可以通过沿谐振链的声子转移耦合、关联和纠缠。我们计算了不同声子-声子耦合率下的非平衡关联和稳态纠缠，发现了一个由粒子数反转引起的最大稳态纠缠。结果表明，声子-量子比特混合系统可以产生高度可调的关联和纠缠，这将有助于介观物理和固态量子计算的发展.
2020-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
An alternative approach to efficient simulation of micro/nanoscale phonon transport
从最近提出的用于求解Boltzmann方程的基于能量的偏差公式开始[J. P. Peraud和N. G. Hadjiconstantinou，Phys.Rev.B84，2011]，与标准Monte Carlo方法相比，对于与平衡的小偏差提供了显著的计算加速，我们表明，在控制方程可以线性化的限制下，额外的计算益处是可能的。所提出的方法利用的观察，在线性化条件下（小的温度差）的个别偏差粒子的轨迹可以被解耦，从而独立地模拟，这导致一个特别简单和有效的算法，用于模拟稳态和瞬态问题，在任意三维几何形状，而不引入任何额外的近似。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Phonon-mediated population inversion in a semiconductor quantum-dot cavity system
研究了连续波驱动下量子点腔系统中的激子反转。使用极化子为基础的主方程，我们证明了激发态人口在0.9以上的InAs点在声子浴温度为4K。在激子驱动的系统中，主要机制是来自声子浴的非相干激发。对于腔驱动，其机制是声子介导的光子阶梯态的基态和激发态分支之间的切换，量子轨迹模拟清楚地表明了这一点。激子反转作为失谐的函数被发现是定性不同的激子和腔驱动，主要是由于腔过滤。主方程的方法使我们能够包括重要的辐射和非辐射衰变过程的零声子线，光子和声子散射方面提供了一个明确的基本动态，并承认简单的分析近似，有助于解释物理。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-flip phonon-mediated charge relaxation in double quantum dots
我们从理论上研究了在一个横向门定义的双量子点中，$(1,1)$三重态到$(0,2)$单重态的弛豫速率。我们提出了一个详细的推导有效的声子态密度为这个比荷过渡，保持跟踪压电以及变形电位的电子-声子耦合的贡献。我们进一步研究了两种不同的自旋混合机制，可以耦合的三重态和单重态：一个磁场梯度的双点（在低外部磁场相关）和自旋轨道相互作用（在高场相关），我们还指出了如何在中间磁场这两个过程可能会干涉。最后，我们将展示如何结合所有的结果，并评估现实系统参数的松弛率。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall
Inverse Design in Nanoscale Heat Transport via Interpolating Interfacial Phonon Transmission
我们介绍了一种基于密度的拓扑优化的非傅立叶热输运纳米结构的方法，基于伴随的声子玻尔兹曼输运方程（BTE）和一种新的材料插值技术，“传输插值模型”（TIM）的灵敏度分析。BTE优化的关键挑战是处理真实和动量分辨材料属性之间的相互作用。通过用界面传输系数参数化材料密度，TIM能够恢复硬壁和无界面极限，同时保证空隙和固体区域之间的平滑过渡。我们首先使用我们的方法来定制周期性纳米材料的有效热导率张量，然后，我们最大限度地限制扩散运输下的经典声子尺寸效应，确定一个有前途的新的热电材料设计。我们的方法能够系统地优化材料的热管理和转换，更广泛地说，设备的设计，扩散传输是无效的。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated vs. Coulombic Back-Action in Quantum Dot circuits
量子点接触（QPC）通常用于电容检测耦合量子点（QD）的电荷状态。在GaAs/AlGaAs异质结中，观察到了偏置QPC对横向限定的双量子点的间接反作用。能量由偏置QPC引线中的非平衡载流子发射。这种能量的一部分被双量子点吸收，在那里它引起电荷波动，可以在其稳定性图中的某些条件下观察到。通过研究吸收能量的光谱，我们确定了声学声子和库仑相互作用参与的反作用，这取决于几何形状和耦合常数。
2010-04-20 cond-mat.mes-hall
Enhanced phonon-drag by nanoscale design of homoepitaxial \hbox{$β$-Ga$_2$O$_3$}
该研究通过调控同质外延 β-Ga₂O₃ 纳米薄膜厚度，在 λ_PD ≫ λ > d 条件下将声子拖曳热电势从 -0.4 mV/K 增强至 -3 mV/K，并揭示厚度低于 75 nm 时电子-声子相互作用由三维向准二维转变的机制。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated exciton capture in Mo-based transition metal dichalcogenides
定域激子在过渡金属二硫属化合物单分子膜的光学响应中起着至关重要的作用，并且可以作为单光子源用于量子信息技术。虽然这种局域激子的光学性质被广泛研究，离域激子到局域势的超快捕获过程在很大程度上是未探索的。我们通过声学和光学声子进行激子捕获的量子动力学计算，表明有效的捕获发生在超快的时间尺度上。在低温极限下极化子的形成导致更高能量的激子，然后可以有效地捕获激子。我们表明，声学和光学声子的相互作用导致一个有效的扩大能量选择规则。我们的研究提供了一个深刻的理解载流子捕获从二维材料到零维势。
2020-09-10 cond-mat.mes-hall
Pure dephasing vs. Phonon mediated off-resonant coupling in a quantum-dot-cavity system
纯退相在文献中被广泛用于解释腔中量子点的实验观察。在许多情况下，它的使用是不够的，额外的条款需要“虚构”添加完成与观察到的数据，因为它是一个未知源的腔泵的情况。在这里，我们质疑作为退相干源的纯退相机制的有效性，并提出了一个基于声子介导耦合的理论研究，可以解释发射光谱和光子自相关和互相关的结果在最近的实验中，而不需要任何人为的假设。我们还证明了声子介导的耦合占最近报道的光子自相关函数和交叉关联函数的测量无法解释的功能。我们的工作阐明了这一领域的许多争论，并为实验验证和理论预测开辟了新的可能性。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性，证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
